請問一個質量為M,半徑為R的均質球體的重力結合能怎麼算?求詳細過程

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  • 2022-11-25

請問一個質量為M,半徑為R的均質球體的重力結合能怎麼算?求詳細過程a23310來自1592014-03-30

我們由外向內

依次將半徑在r~r

+dr內的球殼膨脹到無窮遠處,計算需要的總能量就

好了。

如果已經計算過r+dr~R部分的能量,那麼意

境強場參識露

味著這部分已經飄向無窮遠。現在只需要將r~r+

dr與0~r兩部分

分離即可算出這部分的能量。

設0~r部分質量為m1

(r),r~r+dr部分在方位角O~O+dO

範圍內的質量為m2

(r,dr,O,dO),顯然兩者質心相距r,現在將m2移動到距球心D處,萬有引力為:F= - G

例制總適九依

*m1*m2/D(G為萬有引力常數)。從r移動到“無窮

認鋼角

遠”萬有引力做負功:W(r,m1,m2)=∫[D,無窮]FdD= -G*m1*m2

社出玉米固溶邊界革件境

/r。

將m1=M*(r/R

裂件明舊似代流

)^3,m2=[ (3Mr^2) / (4*

神始議餘狀裡行哥壞充千

pi*R^3) ]d

叫備跟即壞

rdO帶入得到W

(r,dr,dO

)=[ - (3GM^2r^

4) / (4*pi*R^6) ]

drdO。

將球殼一層層全部膨脹到無窮遠處萬有引力做功之和(負功)為:W=∫[0,R]

群維孔

drdO[ - (3GM^2r^4) / (4*

pi*R^6) ]=[

-(3G*M^2) /

年其幫隊代

(5R) ]。

所以克服萬有引力需要的能量為(正):E= +(3G*M^2) / (5R),這就是結合

能。

特別地,如果這是地球,那麼地表的重力加速度g

=GM/R^2,此時

E=3gMR/5(僅當此球為地球的情況下成立)

哪一

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